调水工程防洪风险识别及评价方法技术

一种调水工程防洪风险识别及评价方法，步骤如下：调水工程的防洪资料收集整理；降雨产流、汇流过流能力、渠段工程地质特性、经济社会布局一级防洪风险因子识别；将一级防洪风险因子分解为二级防洪风险因子，构建防洪风险评价指标体系；防洪风险因子指标数值计算及归一化处理；层次分析法计算指标权重；确定评价渠段综合防洪风险等级。其有益效果是，从洪水灾害链全过程涉及的各类风险源及其风险事件入手，系统全面识别调水工程防洪风险因子，构建相应的评价指标体系，基于风险评估理论建立调水工程综合防洪风险评估模型，实现调水工程不同渠段防洪综合风险的定量化评估及风险分级分类管理。

【技术实现步骤摘要】
调水工程防洪风险识别及评价方法
本专利技术涉及调水工程，尤其是涉及一种调水工程防洪风险识别及评价方法，属于水利工程洪涝灾害风险管理

技术介绍
随着气候变化和人类活动影响的深入，大型调水工程对保障缺水地区供水安全及经济社会可持续发展的作用愈发重要。作为巨大的工程系统，调水工程线路长，往往跨越不同流域、河系，穿越不同气候区及受水区域，工程区气候、下垫面条件复杂，存在诸多不确定性和风险因素，其中洪涝是影响大型调水工程安全运行的主要风险之一。而工程的防洪风险又包括洪水致灾因子危险性、承灾体暴露性以及孕灾环境脆弱性，涉及暴雨洪水特性、交叉建筑物过流能力、输水渠段工程特性、渠道两侧经济社会布局等多方面因素。对于大型调水工程防洪风险因子的识别及综合评价，是工程在规划设计阶段与运行管理阶段需要解决的关键问题之一。目前对于大型调水工程的防洪风险分析，定性描述较多，定量评估较少。对于风险因子的识别，一般将洪水风险与地震、冰冻等自然灾害并列作为影响工程安全运行的一类因子，对水文风险因素关注多，而没有结合不同交叉建筑物结构特点、渠段工程地质特性等，系统全面地识别工程的防洪风险；定量评估方面，多从交叉建设物水毁可能性的角度，以交叉断面以上流域设计暴雨(洪水)是否超过交叉建筑物设计标准为衡量标准。单从水文因素角度，暴雨是引发超标准洪水的风险源，河道水位上涨是暴雨导致的风险事件；而对于调水工程的自身安全而言，交叉建筑物上游河道水位上涨又是诱发工程病害的风险源，工程发生洪水破坏则是风险事件；进而还可能会对干渠左右岸当地的防洪构成不利影响。因此针对调水工程这类超大的复杂工程系统，应在对各类风险源、风险事件及其原因和潜在后果的系统识别的基础上，基于风险评估理论，综合洪水致灾因子危险性、承灾体暴露性以及孕灾环境脆弱性等风险要素，开展全灾害链过程防洪风险评估。
技术实现思路
为了克服上述现有调水工程防洪风险评价方法中存在的不足，本专利技术提供一种调水工程防洪风险识别及评价方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种调水工程防洪风险识别及评价方法，其步骤如下：A、调水工程的防洪资料收集整理，将调水工程分成若干评价渠段，分渠段收集防洪资料；B、一级防洪风险因子识别，一级防洪风险因子至少包括：降雨产流、汇流过流能力、渠段工程地质特性、经济社会布局；C、防洪风险评价指标体系构建，将步骤B中的一级防洪风险因子分解为二级防洪风险因子，构建具有层次结构的调水工程防洪风险评价指标体系；D、防洪风险因子指标数值计算及归一化处理，对所述步骤C中的二级防洪风险因子评价指标数值按照保持各指标数值变异系数不变的原则，进行指标无量纲化处理，使其均为0～1区间的值；E、层次分析法计算指标权重，包括：对所述的一级防洪风险因子分别赋予权重，对所述的二级防洪风险因子分别赋予权重，所述二级防洪风险因子的权重分别与其所归属的一级防洪风险因子权重相乘，其乘积为二级防洪风险因子评价指标的综合权重；F、确定评价渠段综合防洪风险等级，利用所述步骤D得到的归一化的各二级防洪风险因子指标值和步骤E的一级防洪风险因子权重、二级防洪风险因子权重，构建洪水风险评价模型。进一步，所述步骤A的工程渠段防洪资料包括，降雨资料，土地利用，数字高程模型DEM，输水渠段工程地质特性，交叉建筑物及附近上下游河道资料，以及渠道两侧经济社会布局信息；其中的交叉建筑物及附近上下游河道资料包括，行洪断面束窄情况、建筑物自身淤积情况、淤堵风险、出口排水条件、河道地形变化情况。进一步，所述步骤C中的二级防洪风险因子是，所述降雨产流类风险评价指标包括：50年一遇最大1日降雨量、50年一遇最大3日降雨量、建设用地面积比例；所述汇流过流能力类风险评价指标包括：江河行洪断面束窄指标值、河道地形变化指标值、汇流路径归并指标值、有无排水通道指标值、建筑物自身淤堵指标值、建筑物存在易堵风险指标值；所述渠段工程地质特性类风险评价指标包括：不良地质段比例、深挖方渠段比例；所述经济社会布局风险评价指标包括：离干渠较近村庄和城镇数量、村庄和城镇距离输水干渠远近指标值。进一步，所述步骤D中，计算二级防洪风险因子指标值，所述降雨产流类风险评价指标值中，50年一遇最大1日降雨量、50年一遇最大3日降雨量的计算方法如下，首先，获取年最大1日和年最大3日降雨系列数据；然后，用频率分析法计算各气象站点50年一遇最大1日降雨量和50年一遇最大3日降雨量；之后，采用空间展布方法将各气象站点的点数据插值展布到空间面上，获得区域降雨量的栅格数据，得到评价渠段上游集水区的50年一遇最大1日降雨量指标值、50年一遇最大3日降雨量指标值；所述降雨产流类风险评价指标中，建设用地面积比例指标值为，评价渠段上游集水区内的建设用地面积与集水区总面积的比值；所述汇流过流能力类风险评价指标中，所述江河行洪断面束窄指标值为，存在行洪断面束窄的较大河流数与评价渠段较大河流总数的比值；所述河道地形变化指标值为，在交叉断面上游1km至下游3km范围内存在采砂坑的河流数与评价渠段较大河流总数的比值；所述汇流路径归并指标值为，评价渠段目前河流条数与工程建设前河流总条数的比值；所述有无排水通道指标值为，左岸排水工程中存在出口无排水通道和排水不通畅的工程数量的比例；所述建筑物自身淤堵指标值为，左岸排水建筑物中存在自身淤堵的建筑物数量与左岸排水建筑物总数的比值；所述建筑物存在易堵风险指标值为，左岸排水建筑物中有易堵风险的建筑物数量与左岸排水建筑物总数的比值。所述渠段工程地质特性类风险风险评价指标中，所述不良地质段比例指标值为，不良地质段长度与所评价渠段总长度的比值；所述深挖方渠段比例指标值为，深挖方渠段长度与所评价渠段总长度的比值。所述经济社会布局风险评价指标中，所述离干渠较近村庄和城镇数量指标值为，评价渠段上游1km至下游3km范围内两侧的村庄和城镇数量之和；所述村庄和城镇距离输水干渠远近指标值为，计算上游1km内的村庄、城镇与干渠的平均距离除以1km所得数值，计算下游3km内的村庄、城镇与干渠的平均距离除以3km所得数值，取两者较小值。对所述降雨产流类风险评价指标中的50年一遇最大1日降雨量指标值、50年一遇最大3日降雨量指标值和所述经济社会布局风险评价指标中的离干渠较近村庄和城镇数量指标值进行归一化处理。进一步，所述步骤E中的4个一级防洪风险因子权重排序为，汇流过流能力＞降雨产流＞渠段工程地质特性＞经济社会布局。所述4个一级防洪风险因子中二级防洪风险因子权重数值排序为，针对所述降雨产流的二级防洪风险因子权重排序为：50年一遇最大1日降雨量＞50年一遇最大3日降雨量＞建设用地面积比例。针对所述汇流过流能力的二级防洪风险因子权重排序为：有无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调水工程防洪风险识别及评价方法，其步骤如下：/nA、调水工程的防洪资料收集整理，/n将调水工程分成若干评价渠段，分渠段收集防洪资料；/nB、一级防洪风险因子识别，/n一级防洪风险因子至少包括：降雨产流、汇流过流能力、渠段工程地质特性、经济社会布局；/nC、防洪风险评价指标体系构建，/n将步骤B中的一级防洪风险因子分解为二级防洪风险因子，构建具有层次结构的调水工程防洪风险评价指标体系；/nD、防洪风险因子指标数值计算及归一化处理，/n对所述步骤C中的二级防洪风险因子评价指标数值按照保持各指标数值变异系数不变的原则，进行指标无量纲化处理，使其均为0～1区间的值；/nE、层次分析法计算指标权重，包括：/n对所述一级防洪风险因子分别赋予权重，/n对所述二级防洪风险因子分别赋予权重，/n所述二级防洪风险因子的权重分别与其所归属的一级防洪风险因子权重相乘，其乘积为二级防洪风险因子评价指标的综合权重；/nF、确定评价渠段综合防洪风险等级，/n利用所述步骤D得到的归一化的各二级防洪风险因子指标值和步骤E的一级防洪风险因子权重、二级防洪风险因子权重，构建洪水风险评价模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种调水工程防洪风险识别及评价方法，其步骤如下：
A、调水工程的防洪资料收集整理，
将调水工程分成若干评价渠段，分渠段收集防洪资料；
B、一级防洪风险因子识别，
一级防洪风险因子至少包括：降雨产流、汇流过流能力、渠段工程地质特性、经济社会布局；
C、防洪风险评价指标体系构建，
将步骤B中的一级防洪风险因子分解为二级防洪风险因子，构建具有层次结构的调水工程防洪风险评价指标体系；
D、防洪风险因子指标数值计算及归一化处理，
对所述步骤C中的二级防洪风险因子评价指标数值按照保持各指标数值变异系数不变的原则，进行指标无量纲化处理，使其均为0～1区间的值；
E、层次分析法计算指标权重，包括：
对所述一级防洪风险因子分别赋予权重，
对所述二级防洪风险因子分别赋予权重，
所述二级防洪风险因子的权重分别与其所归属的一级防洪风险因子权重相乘，其乘积为二级防洪风险因子评价指标的综合权重；
F、确定评价渠段综合防洪风险等级，
利用所述步骤D得到的归一化的各二级防洪风险因子指标值和步骤E的一级防洪风险因子权重、二级防洪风险因子权重，构建洪水风险评价模型。


2.根据权利要求1所述调水工程防洪风险识别及评价方法，其特征是：所述步骤A的工程渠段防洪资料包括，降雨资料，土地利用，数字高程模型DEM，输水渠段工程地质特性，交叉建筑物及附近上下游河道资料，以及渠道两侧经济社会布局信息；其中的交叉建筑物及附近上下游河道资料包括，行洪断面束窄情况、建筑物自身淤积情况、淤堵风险、出口排水条件、河道地形变化情况。


3.根据权利要求2所述调水工程防洪风险识别及评价方法，其特征是：所述步骤C中的二级防洪风险因子是，
所述降雨产流类风险评价指标包括：50年一遇最大1日降雨量、50年一遇最大3日降雨量、建设用地面积比例；
所述汇流过流能力类风险评价指标包括：江河行洪断面束窄指标值、河道地形变化指标值、汇流路径归并指标值、有无排水通道指标值、建筑物自身淤堵指标值、建筑物存在易堵风险指标值；
所述渠段工程地质特性类风险评价指标包括：不良地质段比例、深挖方渠段比例；
所述经济社会布局风险评价指标包括：离干渠较近村庄和城镇数量、村庄和城镇距离输水干渠远近指标值。


4.根据权利要求3所述调水工程防洪风险识别及评价方法，其特征是：所述步骤D中，计算二级防洪风险因子指标值，
所述降雨产流类风险评价指标值中，50年一遇最大1日降雨量、50年一遇最大3日降雨量的计算方法如下，
首先，获取年最大1日和年最大3日降雨系列数据，
然后，用频率分析法计算各气象站点50年一遇最大1日降雨量和50年一遇最大3日降雨量，
之后，采用空间展布方法将各气象站点的点数据插值展布到空间面上，获得区域降雨量的栅格数据，得到评价渠段上游集水区的50年一遇最大1日降雨量指标值、50年一遇最大3日降雨量指标值；
所述降雨产流类风险评价指标中，建设用地面积比例指标值为，评价渠段上游集水区内的建设用地面积与集水区总面积的比值；
所述汇流过流能力类风险评价指标中，
所述江河行洪断面束窄指标值为，存在行洪断面束窄的较大河流数与评价渠段较大河流总数的比值，
所述河道地形变化指标值为，在交叉断面上游1km至下游3km范围内存在采砂坑的河流数与评价渠段较大河流总数的比值，
所述汇流路径归并指标值为，评价渠段目前河流条数与工程建设前河流总条数的比值；
所述有无排水通道指标值为，左岸排水工程中存在出口无排水通道和排水不通畅的工程数量的比例，
所述建筑物自身淤堵指标值为，左岸排水建筑物中存在自身淤堵的建筑物数量与左岸排水建筑物总数的比值，
所述建筑物存在易堵风险指标值为，左岸排水建筑物中有易堵风险的建筑物数量与左岸排水建筑物总数的比值；
所述渠段工程地质特性类风险风险评价指标中，
所述不良地质段比例指标值为，不良地质段长度与所评价渠段总长度的比值，
所述深挖方渠段比例指标值为，深挖方渠段长度与所评价渠段总长度的比值；
所述经济社会布局风险评价指标中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，丁留谦，付晓娣，任明磊，何晓燕，姜晓明，赵丽平，王帆，张忠波，吴楠，张福信，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11